علوم

 

باز هم البرز ۱۳۹۰

برای چندمین سال متوالی دانش آموزان مدرسه غیر دولتی البرز رودهن با فاصله امتیازی بسیار زیاد با دیگر مدارس به مقام اول المپیاد علوم منطقه دست یافتند.

تیم المپیاد علوم این مدرسه با ترکیب شایان آمند -علی بابایی و امیر حسین آقارضایی در این مسابقات شرکت کردند که با چهار ماه تلاش و تمرین به این مقام دست یافتند .لازم است کسب این مقام را به این دانش آموزان و اولیای آنان تبریک عرض کنم .

دبیر علوم مدرسه راهنمایی البرز رودهن علیرضا پیرمردی

همین چهار سال پیش بود . آقا یوسف از همکارهای بسیار خوبم وقتی خسته و افسرده از کلاس درسش بیرون اومد.سرش رو بین دوتا دستاش فشار داد و پیشونیش رو روی میز گذاشت .اولش فکر کردم از خستگیه اما وقتی ازش سوال کردم با دلی سرشار از بغض و ناراحتی در جوابم گفت :چرا با ما این کارا میشه ؟چرا شخصیت معلم این طوری زیر پا له میشه .چرا هیچ کدوم حرفی نمیزنین .

انگار قضیه جدیه .رو کردم بش گفتم آخه بگو چه خبر شده تا ما هم بدونیم باید به کی و برای چی اعتراض کنیم .دوباره سرش رو پایین انداخت و در حالی که سعی میکرد جلوی ریزش اشکاش رو بگیره .یا ما متوجه اون نشیم رو به من کرد و گفت :ما که تو این مدرسه داریم از جونمون مایه میزاریم .خدایی کدومامون تا به حال در حق این بچه ها کوتاهی کردیم .کدوم آدم با وجدانیه که یک نگاه به سر و وضع این بچه ها بندازه و دلش بیاد کار نکنه .کفش همشون رو رو هم بزاری نمیشه ازش یک جفت کفش درست درمون پیدا کرد .آخه پول اینا خوردن داره .

گفتم یوسف یک جوری صحبت کن که ما هم بفهمیم چی میگی .گفت:اوخر زنگ بود که پرسش هام تموم شده بود و بچه ها رو یکی یکی صدا میکردم و نمره هاشون رو میزاشتم.ابراهیمیان که همتون میشناسیدش و از دانش آموزان خوب و درس خون کلاسه رو به من کرد و گفت آقا این روزا خوب حال میکنین.من که ار طرز صحبت کردن این بچه با خودم متعجب شده بودم گفتم چرا این جوری صحبت می کنی .درست حرف بزن .بگو ببینم چی میگی .ابراهیمیان گفت اقا این روزها روز معلمه و شما هم خوب بخور بخور دارین.شنیدم کادو های کار درستی هم میخوان واستون بگیرن. رو کردم بش گفتم تو این چیز ها رو از کجا میدونی .گفت آقا پولش رو از ما گرفتن .الان چند وقته که آقا مدیر میاد سر کلاس و با داد و بیداد بچه ها رو وادار می کنه تا هر کدوم مبلغی بیارن تا برا شما جشن بگیرن .تا اینجاش رو خوب شنیدم اما از بقیه صحبت این بچه چیزی یادم نمیاد .همه همکارا یک جوری عصبانیت خودشون رو قایم میکردن .من داشتم منفجر میشدم به خودم میگفتم این بچه تا چه حد داره راست میگه .من باید چکار کنم .که نفهمیدم و یک دفعه از جام بلند شدم رفتم بیرون به اصطلاح اتاق معلم ها اما بهتر کلاس نزاریم و بگیم آبدارخونه و روکردم به یکی از بچه ها و گفتم ابراهیمیان رو از تو حیاط صداش کنین بیاد.وقتی اومد تو، سرش رو انداخت پایین و گفت بله آقا با ما کاری داشتین .گفتم آقای...برام صحبت کرد که خرج روز معلم رو شما دادین درسته . گفت ما که نه همه بچه ها باهم این کار رو کردن .گفتم اجباری بود یا با رضایت خودتون .گفت آقا ما رضایت داشتیم اما بیشتر بچه ها با زور از پدر مادرشون پول گرفتن .بش گفتم بیرون وایستا تا صدات کنم .فرستادم دنبال مدیر مدرسه .بالاخره اومد.بش گفتم شما برای خرید هدیه و نهار روز معلم از بچه ها پول جمع کردید.با اطمینان گفت حتی یک قرون .گفتم اگر گرفته بودی چی .گفت امکان نداره. گفتم ابراهیمیان بیا تو .ابراهیمیان تو چقدر پول برای روز معلم دادی .گفت:پنج هزار تومان .بیچاره هنوز حرفش تموم نشده بود که با توپ و تشر مدیر مواجه شد و دوباره مدیر همون سوال من رو ازش پرسید و این بار جوابی متفاوت داد. جوابی که از روی ترس بود .بعد رو کرد به من و گفت دیدی پولی نگرفته ام .گفتم باشه. اگر تو هم عین من بدون تشر ازش میپرسیدی احتمالا همون جوابی رو که به من داد به تو هم میداد .خوب باشه حرف تو رو قبول کردیم .باشه

این خاطره یکی از چندین خاطره ایه که از روز معلم دارم .این اتفاق هم چندین سال پشت سر هم تکرار میشه و گوش هیچ کس هم بش بدهکار نیست.نه مدیر مدرسه من بلکه صدها مدیر دیگه برای آبرومند برگزار کردن روز معلم باید دست به دامن اولیا بشن .همشون این کار رو میکنن اما روش کار با هم فرق داره .یکی عین این مدیر از همه پول جمع میکنه یکی دیگه چند تا از اولیائ پولدار رو نشون میکنه و یکی دیکه هم از افرادی خارج از مدرسه پول میگیره .مگر فرقی هم با هم میکنه .اصل اینه که مدرسه پولی برای هزینه کردن این روز نداره .مدیر بیچاره هم برای اینکه از مدرسه های دیگه عقب نمونه سعی میکنه به هر راه ممکن کاسبی راه بندازه و با کوچک کردن خودش پیش دیکران بتونه یک جشن خیلی ساده رو برگزار کنه .

دوستان ،همکاران ،آیا خوردن یک نهار ساده تو ساده ترین رستوران های شهر یا گرفتن یک کادو از طرف مدرسه که به زور ارزش مادیش به ده هزارتومن میزسه ارزش این همه کوچک شدن رو داره .آیا ارزش معلم به اون کادویی که بش میدن .آیا ارزش گذاشتن به مقام معلم با خوردن نهار زورکی مفهوم پیدا میکنه؟

چه کار باید کرد؟چگونه باید این فرهنگ بسیار زشت رو که دانش آموز جور دیگران رو برای برگزاری جشن میکشه ازبین برد؟مدیر محترم بیا تو دنیایی که کم کم داره پول و ثروت جای من و تو رو میگیره کمی واقع بین تر باشیم و خودمون با دست خودمون اسباب کوچک کردن خودمون رو فراهم نکنیم .

راستی یک سوال اساسی برا من پیش اومده .تو رو خدا هر کی که جوابش رو بلده برا من بفرسته تا از جهالت در بیام.همین الان به خودم گفتم خوب مدرسه دانش آموز داره و دانش آموز هم حالا به ظاهر مطیع معلم و برای جشنش پول میاره .الان یادم اومد که به جز روز معلم چند تا روز دیگه هم داریم مثل روز پزشک ،روز پرستار،روز پاسدارو چند تای دیگه .شما هم مثل من فکر میکنید حتما مخارج روز پزشک رو هم بیمارا میدن دیگه .این طور نیست .خوب عجب حرفی زدم .این که با عقل جور در نمیا د |پس مخارجش از کجا میاد .تازه بعضی هاشون رو هم خانوادگی دعوت میکنن .بگذریم ما معلمیم الان یکی سرش رو میزاره در گوشم و میگه بد اینقدر از این حرفا نزن.ما معلمیم ما خلق شدیم برا زحمت کشیدن ما که نباید از کسی توقعی داشته باشیم .ما فقط باید کار کنیم .آره درست شنیدی کار .ما اجرمون رو از خدا میگیریم .

 

 

 

آدم های بزرگ در باره ایده ها سخن می گویند 

آدم های متوسط در باره چیزها سخن میگویند

آدم های بزرگ درد دیگران را دارند

آدم های متوسط درد خودشان را دارند

آدم های بزرگ عظمت دیگران را می بینند

آدم های متوسط به دنبال عظمت خود هستند

آدم های بزرگ به دنبال کسب حکمت هستند

آدمهای متوسط به دنبال کسب دانش هستند

آدم های بزرگ به دنبال طرح پرسش های بی پاسخ هستند

آدم های متوسط پرسش هایی میپرسند که پاسخ دارد

آدم های بزرگ به دنبال خلق مسئله هستند

آدم های متوسط به دنبال حل مسئله هستند

آدم های بزرگ سکوت را برای سخن گفتن بر می گزینند

آدمهای متوسط گاه سکوت را بر سخن گفتن ترجیح میدهند

آدم های کوچک با سخن گفتن بسیار فرصت سکوت را از خود می گیرند

 

دانش آموزان مدرسه راهنمایی غیر دولتی البرز رودهن یک بار دیگر همه رقبای خود در مدارس منطقه رودهن را با اقتدار پشت سر گذاشتند و به مقام اول المپیاد علمی-مهارتی علوم تجربی منطقه رودهن دست پیدا کردند و راهی مرحله استانی شدند .این افتخار را به همه ی البرزیان رودهن به خصوص دانش آموزان امیر حسین آذرخش،امیر حسین علی یوسفی و رضا میوه تبریک میگویم.

لازم به ذکر است گروه دوم این مدرسه متشکل از محسن صبح زاهدی،توحید پور مدد کاروعلی نادری خو با اندکی اختلاف امتیاز، مقام دوم را کسب کردند و از راهیابی به مرحله بعد باز ماندند. ای کاش قرار بود از این منطقه دو گروه از مدارس غیر دولتی راهی مرحله بعد شوند.لازم میدانم از زحمات آنان در طی سه ماهه گذشته در کسب آمادگی برای شرکت در این المپیاد قدر دانی کنم و یاد آور شوم شکست زمینه ساز پیروزیست واین اختلاف امتیاز هیچگاه نمیتواند از ارزشهای تحصیلی شما چیزی بکاهد.پس باز هم پر تلاش و با انرژی با هم ادامه میدهیم.

                                

                                                                                                        علیرضا پیر مردی

                دبیر علوم مدرسه غیر دولتی  البرز         

 

گروه علوم تجربی مدرسه راهنمایی غیر انتفائی البرز رودهن باترکیب محمد قدرتیُ سید میلاد حسینی و بنیامین زاهدی  در المپیاد علوم تجربی رتبه اول را در بین مدار س دولتی و غیر انتفائی منطقه رودهن بدست آوردند .این موفقیت در حالی به دست آمدکه مدارس غیر انتفائی دیگر فقط به یک سوم امتیاز این دانش آموزان هم دست نیافتند.علیرضا پیر مردی دبیر علوم تجربی مدرسه غیر انتفائی البرز این موفقیت را به همه البرزیان رودهن و خانواده های این دانش آموزان تبریک گفت.

 

فشار

مقدار نيرويي است كه به طور عمود بر واحد سطح وارد مي شود.

 

عوامل موثر بر فشار:

1) مقدار نيرو:

فشار با نيروي وارده بر سطح رابطه مستقيم دارد يعني هر چه نيرو بيش تر باشد فشار بيش تر است.

يكاي اندازه گيري نيرو، نيوتن (N) بوده و با حرف F نمايش داده مي شود.

 

2) مساحت سطح:

مقدار فشار با مساحت سطح رابطه عكس دارد يعني هر چه سطح بزرگتر باشد، مقدار فشار كم تر است و بر عكس. يكاي اندازه گيري مساحت، سانتي متر مربع (cm²) يا متر مربع (m²) است و با حرف A  نمايش داده مي شود.

 

براي محاسبه فشار از فرمول زير استفاده مي شود:

 

با توجه به فرمول بالا, یکای اندازه گیری فشار عبارتند از:

1) نيوتن بر سانتي متر مربع (N/cm²)= اگر مقدار نيرو برحسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب cm² باشد,فشار برحسب (N/cm2) محاسبه مي شود.

2)پاسكال يا نيوتن بر مترمربع (N/m²)= اگر مقدار نيرو بر حسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب m²  باشد فشار بر حسب N/m² سنجيده مي 0شود.

 

يكاهاي ديگر فشار عبارتند از: اتمسفر (atm)- ميلي متر جيوه (mmHg) � سانتي متر جيوه (CmHg)     بار (bar)

 

مثال: وزن پسري 700 نيوتن است. سطح كف هر دو كفش او 250Cm² است. فشاري كه اين پسر بر سطح زمين وارد مي كند چند پاسكال است؟

 

نكته: براي آنكه سانتي متر مربع را به متر مربع تبديل كنيم فقط كافي است عدد مورد نظر را در ^4- 10 ضرب كنيم.

 

نكته: اگر راستاي نيروي F بر راستاي عمود بر سطح زاويه  Θ(تتا) بسازد،فشار از رابطه اي زير به دست مي آيد.

 

فشار مايعات:

مايع موجود در يك ظرف نيز به خاطر وزن خود بر بدنه ي ظرف فشار وارد مي آورد.

 

فشار مايعات به عوامل زير بستگي دارد:

1- چگالي (جرم حجمي):

فشار با چگالي مايع رابطه ي مستقيم دارد، يعني هر چه چگالي مايع بيش تر باشد فشار آن نيز بيش تر است. جرم واحد حجم از هر جسم را چگالي آن مي نامند.

 

- جرم با نماد m  نمايش داده شده و بايكاي كيلوگرم (kg) و يا گرم (g) اندازه گيري مي شود.

- حجم با نماد V نمايش داده مي شود و با يكاي متر مكعب (m³) و يا سانتي متر مكعب (Cm³) اندازه گيري مي شود.

- چگالي با نماد ρ نمايش داده شده و با يكاي كيلو گرم بر متر مكعب (kg/ m³) ويا گرم بر سانتي متر مكعب (g/ Cm³) اندازه گيري مي شود.

 

چگالي از رابطه ي زير به دست مي آيد:

 

 

توجه: براي آنكه g/Cm³ به kg/m³ و يا برعكس تبدیل کنیم به صورت زير عمل مي كنيم.

 

 

 

2- شتاب جاذبه (g):

فشار درون مايع با نيروي جاذبه اي كه در آن قسمت بر مايع وارد مي شود رابطه ي مستقيم دارد.

 

3- عمق يا ارتفاع مايع (h):

هر چه عمق يا ارتفاع مايع بيشتر باشد فشار آن نيز بيش تر است.

 

رابطه ي فشار در درون مايعات به صورت زير محاسبه مي شود.

ارتفاع�شتاب جاذبه�چگالي=فشار در درون مايعات

P=h.g.p

 

توجه: اگر در بالاي مايع هوا وجود داشته باشد، به سطح آزاد مايع نيرو وارد مي كند در نتيجه فشار حاصل از آن، كه همان فشار هوا است، را نيز بايد در رابطه بالا منظور كنيم اين فشار را فشار كل يا فشار مطلق در عمق h از سطح مايع مي گويند.

P=pgh+p₀

 

نكته1: مقدار فشار آب در هر لوله، فقط به ارتفاع آب بستگي دارد و به مقدار كلي آب در لوله و سطح قاعده ي آن بستگي ندارد.

 

در اين شكل اگر چه شكل لوله ها با يكديگر متفاوت است ولي فشار در ته همه لوله ها يكسان است. اگر فشار آب در يك لوله با لوله هاي ديگر متفاوت بود، آب در لوله ها به حركت در مي آمد تا فشار در همه جا مساوي شود.

 

نكته2: به مايع و گازها كه روان هستند شاره مي گويند. شاره ها در همه جهت ها به طور يكسان فشار وارد مي آورند.

 

شناگران و غواصان وقتي در آب فرو مي روند فشار آب را نه تنها بر پشت بلكه بر سينه خود نيز احساس مي كنند.

 

نكته3: فشاري كه از طرف شاره (مايع و گاز) وارد مي شود عمود بر سطح آن است.

 

نكته4: وقتي نيرويي از خارج بر شاره وارد مي شود، فشار اضافي در داخل آن ايجاد شده و فشار در تمام جهات به تمام قسمت هاي مايع و ديواره ظرف منتقل مي شود.

 

اصل پاسكال:

فشار وارد بر مايع محصور بدون كاهش به تمام قسمت هاي مايع و ديواره هاي ظرف منتقل مي شود.

از كاربردهاي مهم اصل پاسكال، بالابر هيدروليکي، ترمزهاي روغني، منگنه آبي و ... است.

 

در شكل مقابل با وارد كردن نيروي F به قسمتي از مايع در ظرف محصور، نيروي F به شاخه هاي اطراف ظرف منتقل شده و مايع در آن ها بالا مي برد.

 

توجه: مايعات به آساني متراكم نمي شوند يعني حجم آن ها را نمي توان كم كرد به همين دليل فشار را منتقل مي كنند.

 

بالا بر هيدروليكي:

اين دستگاه براساس اصل پاسكال ساخته شده است كه از دو طرف استوانه اي با دهانه هاي بزرگ و كوچك ساخته شده و با لوله ي باريكي به يكديگر مربوط مي شوند. داخل هر استوانه يك پيستون متحرك قراردارد و فضاي داخل ظرف از مايعي پر شده است. هرگاه بر پيستون كوچك نيروي كوچك (F₁) وارد      مي شود باعث به وجود آمدن نيروي بزرگ (F₂) بر سطح بزرگتر مي شود.

فشار حاصل از اين دو نيرو با يكديگر برابر هستند.

 

بر طبق اين رابطه  اگر A₂ خيلي بزرگتر از A₁ باشد، F₂ نيز بايد بسيار بزرگتر از  F₁باشد، در نتيجه مي توان اجسام سنگين را با نيروي كمي بالا برد.

 

مثال: در يك دستگاه منگنه آبي هنگامي كه پيستون ها آزاد هستند. اگر پيستون كوچك را40cm  پايين ببريم پيستون بزرگ Cmا0/4 بالا مي رود. مزيت مكانيكي اين دستگاه چقدر است؟

 

توجه: فشار مايع در زير دو پيستون برابر است يعني p_۱=p_۲ بنابر اين مي توان نوشت:

 

نسبت مزيت مكانيكي منگنه آبي است. اگر شعاع قاعده پيستون ها را r و R فرض كنيم، داريم:

 

اگر پيستون كوچك به اندازه h پايين برود از حجم مايع پيستون كوچك به اندازه ah كاسته شده و به همين اندازه به طرف ديگر اضافه شده است. بنابراين پيستون بزرگ به اندازه H بالا مي آيد. بنابر اين مي توانيم بنويسيم

 

مزيت مكانيكي منگنه آبي برابر است با:

 

پاسخ:

 

فشار هوا

مي دانيد اطراف زمين را اقيانوسي از هوا گرفته است كه اتمسفر يا جو ناميده مي شود، اين توده عظيم هوا به علت وزني كه دارد بر سطح زمين و هر چه روي آن است فشار وارد مي كند.

ما فشار هوا را احساس نمي كنيم، زيرا اين فشار در همه جهت ها بر درون و بيرون بدن ما وارد مي شود.

الف) فشار هوای درون و بیرون این قوطی حلبی برابر است.

ب) قوطی پس از تخلیه هوای درون آن.

 

اگر فشار هوا از سطح بدن برداشته شود، فشار خون در رگها ممكن است رگ و پوست را پاره كند، به همين دليل در خارج از جو فضانوردان ناگزيرند لباس هاي ويژه اي بپوشند كه درون فضاهاي بسته آن فشار ساختگي وجود داشته باشد.

 

توجه: هر چه از سطح زمين به طرف بالا مي رويم، فشار هوا كمتر مي شود، فشار هوا تقريبا به ازاي هر 10 متر يك ميلي متر جيوه كاهش مي يابد.

 

براي اندازه گيري هوا از دستگاهي به نام فشار سنج يا بارومتر جيوه اي استفاده مي شود.

 

به اين ترتيب كه لوله اي به طول يك متر كه يك سر آن بسته است را پر از جيوه كرده و به صورت واژگون درون جيوه يك ظرف فرو مي بريم، آن گاه جيوه درون لوله تا آنجا پايين مي آيد كه فشار ناشي از وزن ستون جيوه برابر فشار هوا شود. اگر اين آزمايش در سطح درياي آزاد انجام شود، ارتفاع ستون جيوه 76 سانتي متر خواهد بود ولي اگر در محلي كه بالاتر از سطح درياي آزاد قرار دارد انجام شود، ارتفاع ستون جيوه كمتر خواهد شد.

چون ارتفاع ستون جيوه به فشار هوا بستگي دارد پس معيار خوبي براي اندازه گيري فشار هوا است.

اين فشار سنج نخستين بار توسط توریچلی ساخته شده است.

 

اگر چگالي جيوه 13600 kg/m³و شتاب جاذبه و ارتفاع ستون جيوه در سطح درياي آزاد برابر 76 سانتي متر باشد، فشار كه ستون جيوه در سطح A ايجاد مي كند از رابطه زير به دست مي آيد.

                                                                         P = ρgh

P = ۱۳۶۰۰ � ۹/۸۱ � ۰/۷۶ = ۱/۰۱ � ۱۰^۵ pa = ۱۰^۵ pa

 

اين فشار يك اتمسفر (atm) ناميده مي شود.

در نتيجه فشار هوا در سطح درياي آزاد برابر 10⁵ پاسكال يا يك اتمسفر است.

گاهي اوقات به جاي محاسبه ρgh فشار را بر حسب ارتفاع ستون جيوه بيان مي كنند. بنابراين فشار هوا در سطح درياي آزاد برابر 76CmHg (سانتي متر جيوه) و يا 760mmHg (ميلي متر جيوه) است.

 

مثال: شهر تهران به طور متوسط در ارتفاع 1400 متري از سطح آزاد دريا قرار دارد، فشار هوا در آن چند ميلي متر جيوه و چند پاسكال است.

پاسخ: مي دانيم كه به ازاي هر 10 متر يك ميلي متر جيوه از فشار هوا كم مي شود.

يعني فشار هوا در تهران 140 ميلي متر جيوه از فشار هوا در سطح آزاد دريا كم تر است پس

۷۶۰ - ۱۴۰ = ۶۲۰ mmHg

  براي آنكه فشار را به پاسكال تبديل كنيم از فرمول زير استفاده كنيم.

p = ۱۳۶۰۰

g = ۹/۸

h = ۶۲۰ mm = ۰/۶۰ m

 

 

فشار گازها

وقتي در يك محيط بسته، مقداري گاز وارد كنيم، مولكول هاي گاز كه پيوسته در حال حركت و جنبش هستند دائما به ديواره هاي ظرف برخورد مي كند، برخورد هر مولكول با ديواره ي ظرف، نيرويي بر ديواره وارد مي كند، به عبارت ديگر، مي توان گفت كه عامل ايجاد فشار يك گاز بر ديواره هاي ظرف آن، ضربه هاي متوالي مولكول هاي گاز به ديواره است.

 

فشار گازها در يك محيط بسته به عوامل زير بستگي دارد:

1) تعداد مولكولهاي گاز درون ظرف:

هر چه مقدار گازي كه به يك ظرف در بسته وارد مي كنيم بيش تر باشد، فشار گاز درون آن ظرف بيش تر مي شود، زيرا با افزايش تعداد مولكول ها، تعداد برخورد آن ها با ديواره ي ظرف افزايش مي يابد.

 

2) جنبش و حركت مولكول هاي گاز:

هر چه دماي گاز بيش تر باشد، انرژي جنبشي مولكول هاي گاز بيش تر شده و فشار آن افزايش پيدا مي كند.

 

براي اندازه گيري فشار گازها از فشارسنج گازي يا مانومتر استفاده مي كنند.

براي اندازه گيري فشار مخزن گازي كه فشار آن از فشار هوا بيش تر است،  از لوله u شكل ساده اي استفاده مي شود كه درون آن جيوه با يك مايع رنگي با چگالي معين ريخته شده است.

 

در ابتدا چون فشار هوا در هر دو طرف لوله u شكل برابر است پس فشار در نقاط A و B برابر است.

 

با بازشدن شير گاز و ورود آن به شاخه A در اثر فشار گاز، مايع داخل لوله از شاخه ديگر (B) بالا مي رود. اختلاف فشار هوا و فشار گاز داخل محفظه باعث مي شود كه مايع از دو طرف لوله U شكل در يك سطح قرار نگيرند،بنابراین از اختلاف ارتفاع در لوله مي توان اختلاف فشار را به دست آورد.

فشار در نقاط A و B برابر است زيرا درون يك مايع و هم سطح هستند. فشار در نقطه B برابر است با مجموع فشار ستون مايع به ارتفاع h و فشار وارد از طرف هوا پس

 

به اين ترتيب فقط با اندازه گيري h و داشتن p₀ (فشار هوا در محل) مي توان فشار گاز داخل مخزن P را اندازه گيري كرد.

مقدار pgh (يعني فزوني فشار مخزن نسبت به فشار جو) را فشار پيمانه اي مي نامند. در اندازه گيري فشار خون و يا فشار هوا داخل لاستيك هاي اتومبيل فشار پيمانه اي اندازه گيري مي شود.

 

مثال: در شكل مقابل فشار سنجي را نشان مي دهد كه حاوي مايعي به چگالي  500 kg/m³ است. اين فشارسنج به مخزن گاز آزمايشگاه متصل شده و شير مخزن گاز باز است. اختلاف ارتفاع بين سطح مايع در دو لوله برابر 30cm است. فشار مخزن گاز چند پاسكال است.

 

 

 

بار الكتريكي

 

انسان از زمانهاي دور با پديده هايي مشابه آنچه شما ديديد آشنا بوده است. بررسي اين پديده ها براي درك علت آنها باعث پيشرفت دانش و فناوري بسيار گسترده اي در اين زمينه شده است.

به اين مبحث از دانش، الكتريسيته گفته مي شود. واژه الكتريسيته از نام يوناني �الكترون� به معناي �كهربا� گرفته شده است.

براي بررسي الكتريسيته، ابتدا بايد با كميتي به نام �بار الكتريكي� آشنا شويم.

 

وقتي ميله اي پلاستيكي را با پارچه پشمي مالش مي دهيم، به علت مالش ميله به پارچه، در ميله تغييري ايجاد مي شود و ميله خاصيت جديدي را پيدا مي كند. از اين رو تكه هاي كوچك كاغذ را جذب  مي كند. در اين صورت مي گوييم ميله داراي بار الكتريكي شده است. در واقع مالش سبب ايجاد بار الكتريكي در اجسام مي شود.

 

نيرويي كه اجسام داراي بار به يكديگر وارد مي كنند، نيروي الكتريكي مي ناميم.

 

بررسي و تحليل مشاهدات بالا دو واقعيت مهم را نشان مي دهد.

الف) نيروي الكتريكي موجود بين جسم هايي كه داراي بارالكتريكي هستند، گاهي ربايشي و گاهي رانشي است.

ب) دو نوع بار الكتريكي وجود دارد.

 

فرانكلين فيزيكدان آمريكايي براي تشخيص بارهاي الكتريكي از يكديگر آن ها را نامگذاري كرد:

او بار الكتريكي روي لاستيك و بادكنك (يا بارهاي مشابه) را بار الكتريكي منفي و بار الكتريكي روي شيشه، پارچه پشمي و (بارهاي مشابه آن) را بار الكتريكي مثبت ناميد.

 

دو قاعده ي اساسي الكتريسيته درباره نيروهايي كه دو جسم باردار به يكديگر وارد مي كنند.

 

1- دو جسم كه بار الكتريكي همنام دارند(هر دو منفي، يا هردو مثبت) بر يكديگر نيروي رانشي وارد     مي كنند.

 

2- دو جسم كه بار الكتريكي غير همنام (يكي منفي و ديگري مثبت) دارند، بر يك ديگر نيروي ربايشي وارد مي كنند.

 

مي دانيم كه همه مواد از اتم ساخته شده اند، هر اتم از تعدادي پروتون (p) و نوترون (n) كه هسته ي آن را مي سازند و تعدادي الكترون (e) كه به دور هسته در حال چرخش هستند، ساخته شده است.

 

بار الكتريكي مثبت به پروتون ها و بار الكتريكي منفي به الكترون ها و بار صفر به نوترون ها نسبت داده مي شود.

مقدار بار الكتريكي پروتون و الكترون يكسان است. بار الكتريكي الكترون و پروتون كه كوچكترين بارالكتريكي به شمار مي آيد بار پايه ناميده مي شود و با نماد e نمايش داده مي شود.

 

يكاي اندازه گيري بارالكتريكي كولن (c) نام دارد و مقدار آن برابر است با:      

e = ۱/۶ x ۱۰^-۱۹ C              

بار الكترون با e- و بار پروتون با e+ نشان داده مي شود.

 

در يك اتم در حالت عادي پروتون ها هميشه با تعداد الكترون ها برابر است،در نتيجه، چون اتم در حالت عادي داراي دو نوع بار الكتريكي مثبت و منفي به مقدار مساوي است، اتم از نظر بارالكتريكي خنثي است.

 

اتم چگونه داراي بار الكتريكي مي شود:

الف) اگر از اتم، الكتروني جدا شود، چون تعداد پروتون هاي آن از تعداد الكترونهايش بيش تر مي شود. داراي بار الكتريكي مثبت مي شود.

ب) اگر تعدادي الكترون به يك اتم افزوده شود، چون تعداد الكترونهاي آن از تعداد پروتون هايش بيش تر  مي شود. داراي بارالكتريكي منفي مي شود.

 

نكته: اگر جسمي بر اثر دادن يا گرفتن الكترون، بار الكتريكي پيدا كند مي توان نوشت: q=n.e

q = بارالكتريكي بر حسب كولن

 n= تعداد الكترونهاي مبادله شده

 e= باريك الكترون

 

مثال: براي آنكه در جسمي خنثي بار الكتريكي 4/6 ميكروكولن ( ^6-10 � 4/6 كولن ) ایجاد شود، چه تعداد الكترون بايد از آن گرفته شود؟

q = ۶/۴ x ۱۰^-۶ C

e = ۱/۶ x ۱۰^-۱۹ C

n = ?

 

تعداد الكترونهايي كه بايد از اتم گرفته شود.

 

توجه: باردار شدن اتم ها فقط از طريق انتقال الكترون انجام مي شود و پروتون ها در اين كار نقشي ندارند، زيرا پروتون ها ذرات سنگيني هستند كه با نيروي بسيار زيادي در هسته ي اتم نگه داشته شده اند و نمي توان آن ها را به راحتي الكترون از اتم جدا كرد.

 

پايستگي بار الكتريكي:

مي دانيم كه براي بارداركردن يك جسم بايد تعدادي الكترون به آن بدهيم و يا از آن بگيريم. در اين مبادله ي الكترون ها، هيچ گاه الكتروني توليد نمي شود و يا از بين نمي رود بلكه الكترون ها تنها از جسمي به جسم ديگر منتقل مي شوند.

لذا با توجه به اينكه الكترون داراي مقدار معيني بار الكتريكي است، مي توان گفت:

"بار الكتريكي به وجود نمي آيد و از بين نمي رود، بلكه از جسمي به جسم ديگر منتقل مي شود."

 

 اين اصل "پايستگي بار الكتريكي" ناميده مي شود.

 

مواد جامد را بر اساس رساناي الكتريكي آن به سه گروه رسانا، نيمه رسانا و نارسانا تقسيم بندي مي كنند.

 

1- در بعضي از مواد جامد الكترونهاي آخرين لايه هر اتم (الكترونهاي آزاد) مي توانند به آساني با گرفتن اندكي انرژي از اتم خود جدا شده و در داخل ماده جامد آزادانه جابه جا شوند. جابه جايي الكترون موجب رسانش الكتريكي ماده مي شود. اين گونه مواد را رساناي الكتريكي مي ناميم. جسم هايي مانند مس و ساير فلزات كه به علت داشتن الكترون آزاد، بار الكتريكي درون آن ها شارش مي كند رسانا مي نامند.

 

2- در مواد جامد ديگر، الكترون ها براي رها شدن از اتم يا مولكول خود، انرژي زيادي لازم دارند و چون معمولا اين انرژي را به دست نمي آورند نمي توانند آزادانه جابه جا شوند، اين گونه مواد را نارساناي الكتريكي (عايق يا دي الكتريك) مي نامند.

جسم هايي مانند ميله پلاستيكي و شيشه اي كه الكترون ها نمي توانند در آن ها آزادانه حركت كند و در نتيجه بار الكتريكي را از خود عبور نمي دهند، نارسانا مي نامند.

 

3- دسته ديگري از مواد وجود دارند كه در آن ها مقدار كمي الكترون به دليل ارتعاش هاي گرمايي يا عوامل ديگر، انرژي لازم براي رها شدن را به دست مي آورند و در رسانش الكتريكي شركت مي كنند. اين مواد را نيمه رسانا مي ناميم.

سيليسيوم وژرمانيوم از اين گروه مواد هستند. از نيم رسانا در ساختمان ديود، ترانزيستور و مدارهاي الكتريكي استفاده مي شود.

 

نكته: وقتي به يك جسم نارسانا بار التريكي داده مي شود، بار در محل داده شده بـه جـسـم باقي       مي ماند و در جسم جابه جا نمي شود ولي وقتي به جسم رسانا بارالكتريكي داده مي شود آن بارالكتريكي در محل داده شده ساكن نمي ماند و در سطح خارجی جسم توزيع مي شود. در يك جسم رساناي باردار در مكان هاي برجسته و تيز, تجمع بار بيش تر از ساير نقاط است.

 

الكتروسكوپ، آشكار ساز الكتريكي:

الكتروسكوپ وسيله اي است داراي يك ورقه ي طلا يا آلومينيوم كه روي يك تيغه فلزي قرار دارد. تيغه فلزي به يك كلاهك رسانا متصل شده است كه مجموع كلاهك، تيغه ي فلزي و ورق طلا در يك قاب عايق دارد.

 

الكتروسكوپ در موارد زير مورد استفاده قرار مي گيرد:

1- آيا جسم داراي بار الكتريكي است؟

2- جسم چه نوع باري دارد؟

3-جسم رساناست يا نارسانا؟

 

1) تشخيص وجود بار در اجسام به وسيله الكتروسكوپ

جسم را به آرامي به كلاهك الكتروسكوپ بدون باري نزديك مي كنيم و نزديك كلاهك نگاه می داريم. اگر جسم داراي بار الكتريكي باشد،با نزديك كردن آن الكترونهاي آزاد الكتروسكوپ تحت تاثير نيروهاي رانش و ربايش آن جابه جا شده و ورقه ها بارهاي همنام پيدا مي كنند و از هم جدا مي شوند. در صورتيكه جسم بدون بار الكتريكي باشد در ورقه ها هيچ تغييري مشاهده نمي شود.

 

2) تعيين نوع بارالكتريكي جسم

اگر الكتروسكوپ داراي بارالكتريكي باشد، وقتي ميله اي با بارالكتريكي غير هم نام به كلاهك الكتروسكوپ نزديك كنيم، زاويه دو ورقه طلا كم مي شود و اگر ميله اي با بار الكتريكي هم نام به كلاهك الكتروسكوپ نزديك كنيم، زاويه دو ورق طلا زياد مي شود.

 

3)جسم رساناست يا نارسانا

براي آنكه تعيين كنيم جسم رساناست يا نارسانا، هرگاه آن را به كلاهك الكتروسكوپ باردار تماس دهيم، اگر جسم رسانا باشد، قسمتي از بارهاي الكتريكي الكتروسكوپ به جسم منتقل شده و فاصله، دو ورقه طلا از هم كم مي شود و اگر جسم نارسانا باشد، بارالكتريكي به جسم منتقل نشده و فاصله ي ورقه ها از هم تغييري نمي كند.

 

ايجاد باردر الكتروسكوپ:

1- ايجاد بار توسط تماس:

وقتي ميله اي باردار را به كلاهك الكتروسكوپ تماس مي دهيم، قسمتي از بارهاي الكتريكي به كلاهك دستگاه منتقل مي شود.

در اين صورت الكتروسكوپ داراي بارالكتريكي مي گردد و بارهاي الكتريكي در آن پخش مي شود و ورقه هاي طلا داراي بارهاي الكتريكي هم نام شده و يكديگر را دفع مي كنند و از هم دور مي شوند.

 

2- ايجاد بار توسط القاء:

اجسام رسانا در اثر مالش باردار مي شوند اما بار آن ها به راحتي مي تواند به دست ما انتقال يابد و در آن ها باقي نمي ماند.

معمولا در اجسام رسانا از روش القا استفاده مي شود. در اين روش يك جسم رسانا را بدون تماس با آن باردار مي كنيم.

باردار كردن دو كره رسانا از طريق القاء:

 

 

مراحل باردار كردن يك كره رسانا از طريق القا:

 

الف) با نزديك ميله پلاستيكي باردار الكترونهاي آزاد كره به سمت راست حركت كرده و در سمت چپ كره بار مثبت به وجود مي آيد.

ب) با تماس كره به زمين، الكترونهاي آزاد از كره به زمين جاري مي شوند و بارهاي مثبت به دليل جاذبه بارهاي منفي ميله پلاستيكي جابه جا نمي شوند.

پ) تماس كره با زمين قطع مي شود(در مجاورت ميله باردار)

ت) با دور كردن ميله پلاستيكي از كره بارهاي مثبت در سطح كره پخش مي شوند.

 

مراحل باردار كردن الكتروسكوپ به روش القاء:

 

آذرخش (صاعقه)، برقگير:

ابرها به علت مالش به هوا يا كوه هاي بلند و يا القاي الكتريكي، داراي بارمثبت و يا منفي مي شوند. در بيش تر موارد، قسمت رو به پايين ابر (نزديك زمين) داراي بارمنفي و قسمت بالاي آن داراي بار مثبت   مي شود، اگر دو ابر چنان به هم نزديك شوند كه قسمت هايي از آن ها كه داراي بارهاي ناهمنام است، مجاور هم قرار گيرند، امكان دارد تخليه الكتريكي بين دو ابر صورت گيرد، كه معمولا با جرقه هاي بزرگ توليد گرما و صدا همراه است.
اين عمل را تخليه الكتريكي مي نامند.

به تخليه ي الكتريكي بين ابروزمين �آذرخش يا صاعقه� گفته مي شود.

 

برق گير يا رساناي آذرخش

آذرخش پديده ي بسيار خطرناكي است. زيرا در اثر شارش ناگهاني و بسيار عظيم بارالكتريكي انرژي زيادي را آزاد مي كند. اين پديده مي تواند به ساختمان ها و ... خسارت هاي جدي وارد سازد.

براي حفاظت ساختمان ها در برابر آذرخش، از وسيله اي به نام برق گير استفاده مي كنند.

برق گير كابل ضخيمي با نوك تيز است. قسمت نوك تيز برق گير را در بالاترين نقطه ي ساختمان نصب  مي كنند و انتهاي كابل آن را در اعماق مربوط به زمين قرار مي دهند، تيزي نوك كابل سبب مي شود كه در صورت به وجود آمدن آذرخش، خسارتي به ساختمان وارد نشود.

 

رسوب دهنده ي الكتريكي

دودهاي سياه غليظ و گرد و غباري كه از دودكش كارخانه ها بالا مي روند را مي توان توسط رسوب    دهنده ي الكتريكي از هوا جدا كرد و مانع ورود آن ها به هوا شد.

رسوب دهنده ي الكتريكي از توري فلزي نازكي با بارالكتريكي مثبت و دو تيغه فلزي كه به زمين متصل هستند تشكيل شده است. ذرات دود و گرد و غبار به هنگام عبور از ميان توري فلزي  داراي بار مثبت     مي شوند. ذره هاي دودباردار شده، از توري رانده مي شوند وروي تيغه ها رسوب مي كنند.به اين ترتيب از هوا جدا مي گردند، تيغه ها را گاه گاه بازدن ضربه مي تكانند تا دوباره آماده ی كار شوند.